寧夏發電集團馬蓮臺發電廠給水泵變頻改造項目

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一、案例名稱

寧夏發電集團馬蓮臺發電廠給水泵變頻改造項目

二、案例業主

馬蓮臺發電廠地處寧夏寧東地區能源化工基地，是寧夏發電集團有限責任公司獨資建設的第一個火力發電廠。電廠設計規模為2x330MW+2x600MW+2x1000MW，一期2x330MW工程于2004年6月1日開工建設，號、2號機組先后于2005年和2006年投入商業運行，機組為北重N330-17.75/540/540型亞臨界一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、凝汽式汽輪發電機組。鍋爐為武漢鍋爐廠生產的1018 th亞臨界一次中間再熱，燃煤自然循環汽包鍋爐。廠用電在4.5%~8%之間。鍋爐給水泵的耗電量在機組輔機中所占比例是最高的，約占純電泵機組廠用電的30%~45%左右。

在對鍋爐給水泵的流量調節方面，馬蓮臺發電廠鍋爐給水系統配置了3臺半容量液力耦合以調節電動給水泵輸出轉速。相比過去單純依靠閥門進行流量調節，取得了明顯的節能效果。但液力耦合器調節也存在一定的弊端，如在低轉速比時效率明顯下降，存在較大的傳動損耗，設備維護率高，甚至出現漏油等現象。

1號機組的兩臺給水泵電機額定功率為5500kW，經液耦調節后，實際平均運行功率為4500kW。實際設備年運行約300天，則年耗電量為平均功率x年運行時間=6480萬kw·h

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

從流體力學的原理得知，使用感應電動機驅動的風機、水泵負載，軸功率P與流量O、揚程H的關系為:PxOxH。

使用液力耦合器調節輸出轉速，輸出轉速和輸入功率的關系為:P=(1-s)P10，其中S為轉差率。可見功率P和輸出轉速n近似成正比。

對于變頻調速，當電動機的轉速由n變化到n時，O、H、P與轉速的關系如下:

可見流量O和電機的轉速n是成正比關系的，而所需的軸功率P與轉速的立方成正比關系。所以當需要80%的額定流量時，通過調節電機的轉速至額定轉速的80%，即調節頻率到40Hz即可，這時所需功率將僅為原來的51.2%。可以看出變頻調速的節能效果一般明顯優于液耦調速的節能效果，并且在負載率不是很高的情況下，變頻器的整體調速效率要遠高于液耦調速。

變頻調速與液力耦合器調速效率比較

2.節能改造具體內容

該項目對寧夏發電集團馬蓮臺發電廠(業主)進行1號機組給水泵變頻節能改造(一期)。1號機組有三套給水泵，包括液力耦合器、配套電機和電源系統。對1號機

組兩臺長期投入運行的A、B給水泵進行變頻改造，安裝變頻節能裝置，并對機組DCS控制系統相應部分進行控制軟件改造，C泵仍保持原有狀態不進行改造。節能服務公司負責電機節能改造，及相應的土建、高壓系統的設計、供貨、安裝等工作。變頻調速改造的給水泵組保留液力耦合器，將液力耦合器的勺管開度保持全開，運行時，通過給水泵電動機配備的高壓變頻器，調節電動機頻率控制給水泵轉速。

3.項目實施情況

項目于2012年7月20日開工，已于2012年10月18日竣工。項目實施期間基本順利，現已投入運行，節電量符合預期。

四、項目年節能量及節能效益

1.節能量

(1)原系統(設備)主要參數及用能情況。

表1 原系統(設備)主要參數

續表

表2 原系統(設備)用能情況

(2)系統(設備)改造后用能情況。

系統(設備)改造后用能情況表3

(3)節能量計算方法

電動給水泵液力耦合器調速改造為變頻調速的特點為:根據機組負荷變化，給水泵驅動電機的功率變化是非線性的。與原液力耦合器調速相比，給水泵改造成變頻器調速后，隨著給水泵負荷升高，也就是給水泵出口壓力升高、給水流量增加，給水泵電動機的相對節電率是逐漸降低的，因此給水泵在不同給水流量下，節電率是不同的。給水流量與機組對外的供電量，也就是機組負荷成正相關的關系，機組負荷增加、鍋爐蒸發量增加、給水流量增加，相對節電率則與機組負荷成反相關系。

因此，科學計量確定節電量應采用如下方法:

節電量是瞬時節電功率值對時間的累計。變頻調速節電量是指在某一給水流量下，改造前電動機的電流值減去改造后電動機的電流值產生的差值即給水泵變頻改造的節電值。根據公式計算出單位時間的節電量就是單位節電量(單位為功率的單位:kw)，再乘上給水泵運行的累計時間(單位為:小時)，就得出了某一時段內該給水流量的節電量，把這一時段各個不同給水流量的節電量進行時間加權相加就是該時段總的節電量(單位:kW·h)

能耗基準:改造前對機組運行的各典型工況(鍋爐蒸發量)下的給水泵流量、給水壓力(作為參考值)、給水泵電機電流功率記錄，并對計算功率按照各負荷段的給水泵流量325(310~340)t/h、290(285~310)t/h、270(265~285)t/h、(250)235~265 t/h、(220)205~235 t/h、(190)175~205 t/h等6個段進行平均計算，得出各段對應給水流量下的給水泵運行功率(單位:kW)分別為:P1、P2、......、P6。

改造后的能耗計量:改造完成后對機組運行的各典型工況(鍋爐蒸發量)下的給水泵、給水壓力(作為參考值)、給水泵電機電流功率記錄，并對計算功率按照各負荷段鍋爐給水流量6個段進行平均計算，得出各段對應給水流量下的給水泵運行功率(單位:kW)分別為:p1、P2、…、P6

節能量計算:采用各負荷段鍋爐給水流量6個點的節能量，各段對應給水流量下的節能量(改造完成后經過試驗確定)分別為:W=P1-p1、W-P2-p2、…、W6P6P6，作為機組各負荷段下給水泵的單位時間節電量。

在改造完成后的分享期內根據DCS系統的運行記錄，取得機組運行中對應各負荷段(鍋爐蒸發量)的各典型工況下運行時間的

累計差值(累計分辨率為1分鐘或5分鐘或10分鐘或其他間隔，視DCS系統容量確定)計時累計時間分別為T1、T2、…、T6(單位換算為小時)，則某計量周期內的改造設備運行的節電量(單位:kW·h)W的計算如下:

則節約耗電量(單位:kW·h)計算公式如下:

W=W,xT +W?xT?+.....+WxT

若計算電價為m元/kW·h為準，分享期節電效益E(單位:元)的計算公式如下:

E=m xW

(4)項目年節能量。

項目年節電約1140萬kW·h，按照電廠2012年前11個月平均供電煤耗334g/kW·h計算，折合標煤3810噸

2.節能效益

按照電廠上網電價0.2886元/kW·h計算，每年可產生經濟效益329萬元。

五、商業模式

采用節能效益分享型的合同能源管理模式，對寧夏發電集團馬蓮臺電廠(業主)進行1號機組電泵變頻改造節能(一期)，業主將節能改造后節省的能源費用與廣州智光節能有限公司(節能服務公司)分享，節能服務公司通過分享節能效益的方式收回節能改造投資。業主按季度支付節能服務公司節能效益，合同期滿后，所有設備和節能效益均歸業主所有。

六、融資渠道

該項目的資金來源全部為節能服務公司自有資金。投資額為1330.15萬元。